Биполярные транзисторы

Транзисторы

Светодиод

Фотодиод

Стабилитрон

Стабилитрон – это полупроводниковый диод, у которого обратная ветвь ВАХ используется для стабилизации напряжения.

Рабочим участком стабилитрона является область электрического пробоя, а рабочим напряжением – напряжение пробоя.

В качестве стабилитронов используют кремниевые диоды, обладающие бо́льшей устойчивостью к тепловому пробою.

Обозначение: Пример: КС182А

ВАХ стабилитрона:

I_ПР

U_ОБР U_{СТ НОМ} 0 1В U_ПР

I_{СТ НОМ}

I_ОБР

Одним из характерных параметров стабилитрона является температурный коэффициент напряжения стабилизации:

- напряжение стабилизации при температуре ;

- напряжение стабилизации при температуре ;

- разность температур.

показывает относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на 1К.

бывают больше и меньше нуля. Обычно используют стабилитроны с , работающие на лавинном пробое.

Иногда в качестве рабочего участка стабилитрона используется прямая ветвь ВАХ, имеющая - такие стабилитроны называются стабисторами.

Для компенсации температурных изменений последовательно со стабилитроном включают 1 или несколько стабисторов:

- стабилитрон ()

- стабистор ()

Созданные по данному принципу стабилитроны называются прецизионными (например, КС191А). Прецизионные стабилитроны обладают высокой температурной стабильностью и высокой точностью стабилизации. Используются они в качестве источников опорного (эталонного) напряжения в цифровых схемах.

Вместо стабистора можно использовать обычный выпрямительный диод, у которого прямая ветвь ВАХ также имеет .

Применение стабилитронов:

· Стабилизаторы напряжений.

· Источники опорного напряжения в цифровых схемах.

Фотодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие световую энергию в энергию электрическую.

Обозначение:

Изготавливают фотодиоды из германия и кремния. Работает фотодиод при обратном включении.

Устройство:

P-n переход помещается в металлический корпус со стеклянным окном.

Принцип работы:

Принцип работы фотодиода основан на внутреннем и внешнем фотоэффекте. Когда диод не освещен, в цепи протекает обратный темновой ток небольшой величины . При освещении фотодиода происходит фотогенерация пар НЗ (т.е. возникает внутренний фотоэффект – валентные электроны, получив световую энергию фотонов, переходят из ВЗ в ЗП). Проводимость диода при этом возрастает, следовательно, возрастает обратный ток фотодиода до значения . Разность между световым и темновым токами называется фототоком:

Фотодиод может включаться в схему как с внешним источником питания (фотодиодный режим), так и без него (ве́нтильный режим).

(Используется при слабых световых (Используется при мощных

потоках) световых потоках, например,

солнечное излучение)

hν

Рассмотрим фотодиодный режим:

p n

ННЗ Ө

Е_ВН ННЗ

Е_ВНЕШН

U_ОБР

а) Пусть имеется поток фотонов с энергией . Образовавшиеся за счет фотогенерации НЗ диффундируют к переходу. Суммарное поле перехода () является ускоряющим для ННЗ, поэтому ННЗ перебрасываются полем в соседние области, образуя световой ток .

б) Пусть освещение перехода отсутствует. В этом случае фотогенерация также будет отсутствовать, поэтому через переход суммарным полем будут перебрасываться в небольшом количестве ННЗ, образованные за счет генерации, и через диод будет протекать темновой ток небольшой величины.

Рассмотрим ве́нтильный режим:

В этом режиме будут происходить те же самые процессы, что и в фотодиодном режиме, только переброс ННЗ через переход будет осуществляться исключительно за счет внутреннего поля .

Применение фотодиодов:

· В вычислительной технике фотодиоды используют в устройствах ввода-вывода информации, т.к. фотодиоды обладают хорошей развязкой между входом и выходом (отсутствует электрическая связь между входом и выходом).

· В кино-, фото-аппаратуре.

· В оптронах в качестве фотоприёмников.

· Вентили – в качестве солнечных батарей.

Светодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие электрическую энергию в световую.

Обозначение:Пример: АЛ102Б, АЛ307А

Светодиоды работают при прямом включении.

Принцип работы:

Под действием прямого напряжения ОНЗ диффундируют в соседние области, где они рекомбинируют с зарядами противоположного знака. Рекомбинация сопровождается переходом электронов из ЗП в ВЗ. При этом выделяется энергия в виде квантов излучения .

W(эВ)

Ө

W_П

hv

W_В

Для получения видимого излучения, необходимо, чтобы ширина запрещенной зоны находилась в пределах: .

Отсюда видно, что германий и кремний для изготовления светодиодов непригодны, т.к. они имеют ширину запрещенной зоны меньшую, чем необходимо для видимого излучения ( ).

Для изготовления светодиодов применяется фосфид галлия (GaP), карбид кремния (SiC), тройные соединения, называемые твердыми растворами и состоящими из галлия, алюминия и мышьяка (Ga, Al, As) или галлия, мышьяка, фосфора (Ga, As, P).

Внесение в полупроводник некоторых примесей позволяет получить свечение различного цвета.

Кроме светодиодов, дающих видимое свечение, используются светодиоды инфракрасного излучения на основе арсенида галлия (GaAs), у которого . Они применяются в фотореле, различных датчиках, пультах, входят в состав некоторых оптронов.

Конструктивно светодиоды выполняются:

· В непрозрачных корпусах с линзой, обеспечивающей направленное излучение.

· В прозрачном пластмассовом корпусе, создающем рассеянное излучение.

· В бескорпусном варианте.

Применение:

Индикация, реле, датчики, пульты.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n переходами и тремя выводами.

Биполярным транзистор называется потому, что его работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков (электронов и дырок).

Биполярные транзисторы бывают p-n-p и n-p-n проводимости. В транзисторах p-n-p проводимости стрелка направлена к базе, основными носителями заряда являются дырки. В транзисторах n-p-n проводимости стрелка направлена от базы, основными носителями заряда являются электроны. И в том, и в другом случае стрелка указывает направление эмиттерного тока.

Обозначение:

Если транзистор рассматривать как узловую точку, тогда справедлив 1-й закон Кирхгофа (сумма входящих токов равна сумме выходящих), т.е.:

– основное уравнение транзистора

Из этого выражения вытекает: - это максимальный ток транзистора.

Дата добавления: 2017-02-01